本网讯（物理与光电工程学院 张瑞）近日，太阳成集团tyc234cc物理与光电工程学院/信息材料与智能感知安徽省实验室张瑞课题组利用扫描隧道显微镜（STM）技术实现了衬底晶面依赖的二维半导体材料能带调控的可视化表征研究。相关研究成果以“Visualizing Large Facet-Dependent Electronic Tuning in Monolayer WSe2 on Au Surfaces”为题，在国际知名期刊《Nano Letters》上在线发表（DOI：10.1021/acs.nanolett.2c03785）。太阳成集团tyc234cc物理与光电工程学院2020级硕士研究生朱波、周泽一以及物质科学与信息技术研究院2018级博士生吴彦玮为论文共同第一作者，张瑞教授为通讯作者，太阳成集团tyc234cc为第一/唯一通讯单位。
二维过渡金属硫族化物(TMDC)材料因其优异的电子和光子学特性，在新型超薄光电子器件与芯片研究中具有重要的应用价值。有效地调控二维TMDC半导体材料的电子能带结构不仅有益于电子器件应用，还能够诱导更多新奇的物理性质。金属衬底不同晶面具有不同的表面原子结构和电子态，能够对其吸附的材料产生不同程度的电子态耦合以及电荷参杂作用，实现对单层TMDC材料的能带调控。这种衬底晶面相关的材料能带调节作用虽有不少理论研究，但是依然缺乏原子尺度的实验表征研究。
利用STM原子分辨的晶格结构与电子态表征手段，研究人员获取了吸附于多种不同Au晶面上的WSe2单晶薄膜的原子晶格模型和电子结构，同时结合第一性原理，模拟和分析了这些不同Au晶面和单层WSe2之间的电子态耦合于电荷转移作用，定量分析了衬底原子排列结构对WSe2的电荷参杂/能带调节之间的影响关系。实验发现，衬底晶面变化能够使得二维TMDC材料能带(相对于体系费米能级)发生显著的能量移动，形成原子尺寸宽度的p-n结。该工作对于未来TMDC材料器件设计与芯片制造具有重要的推动作用。